Uz sve veću primjenu litij-ionskih baterija u dronovima, električnim vozilima (EV) i skladištima solarne energije, proizvođači baterija također koriste modernu tehnologiju i kemijski sastav kako bi pomaknuli granice testiranja baterija i proizvodnih mogućnosti.

Danas se rad i vijek trajanja svake baterije, bez obzira na veličinu, određuju u procesu proizvodnje, a ispitna oprema je dizajnirana za određenu bateriju. Međutim, budući da tržište litij-ionskih baterija pokriva sve oblike i kapacitete, teško je stvoriti jedan integrirani tester koji može podnijeti različite kapacitete, struje i fizičke oblike s potrebnom točnošću i preciznošću.

S obzirom na sve raznolikiju potražnju za litij-ionskim baterijama, hitno su nam potrebna visokoučinkovita i fleksibilna rješenja za testiranje kako bismo maksimizirali kompromis između prednosti i nedostataka i postigli isplativost.

Litij-ionske baterije su složene i raznolike

Danas litij-ionske baterije imaju različite veličine, napone i područja primjene, ali ova tehnologija nije bila realizirana kada je prvi put stavljena na tržište. Litij-ionske baterije izvorno su dizajnirane za relativno male uređaje, kao što su prijenosna računala, mobiteli i drugi prijenosni elektronički uređaji. Sada su njihove dimenzije puno veće, poput električnih automobila i skladišta solarnih baterija. To znači da veći serijski paralelni akumulator ima veći napon i veći kapacitet, a veći je i fizički volumen. Na primjer, baterije nekih električnih vozila mogu se konfigurirati s do 100 u seriji i više od 50 paralelno.

Složene baterije nisu ništa novo. Tipična punjiva litij-ionska baterija u običnom prijenosnom računalu sastoji se od više baterija u seriji, ali zbog većeg volumena baterije, test postaje kompliciraniji i može utjecati na ukupne performanse. Da bi performanse cijelog paketa baterija dosegle optimalnu razinu, svaka baterija mora biti gotovo identična susjednoj bateriji. Baterije će utjecati jedna na drugu, pa ako baterija u nizu ima nizak kapacitet, ostale baterije u baterijskom paketu bit će ispod optimalnog stanja, jer će njihov kapacitet biti degradiran sustavom praćenja i ponovnog balansiranja baterije kako bi odgovarao najnižim performansama Baterija. Kako se kaže, štakorska kakica pokvari lonac kaše.

Ciklus punjenja-pražnjenja dodatno ilustrira kako jedna baterija može smanjiti performanse cijelog paketa baterija. Baterija s najmanjim kapacitetom u baterijskom paketu smanjit će svoje stanje napunjenosti pri najvećoj brzini, što će rezultirati nesigurnom razinom napona i uzrokovati da se cijeli paket baterija više ne prazni. Kada se baterija napuni, baterija s najmanjim kapacitetom će se prva potpuno napuniti, a preostale baterije se neće dalje puniti. U električnim vozilima to će rezultirati smanjenjem efektivnog ukupnog raspoloživog kapaciteta baterije, čime se smanjuje domet krstarenja vozila. Osim toga, degradacija baterija malog kapaciteta će se ubrzati jer dosegnu pretjerano visok napon na kraju punjenja i pražnjenja prije nego što sigurnosne mjere zaštite stupe na snagu.

Bez obzira na terminalni uređaj, što je više baterija u baterijskom paketu naslagano u seriji i paralelno, to je problem ozbiljniji. Očigledno rješenje je osigurati da svaka baterija bude potpuno ista i kombinirati iste baterije u istom baterijskom paketu. Međutim, zbog inherentnog proizvodnog procesa diferencijacije impedancije i kapaciteta baterije, testiranje je postalo kritično – ne samo da bi se isključili neispravni dijelovi, već i da bi se razlikovalo koje su baterije iste i koje baterijske pakete staviti. Osim toga, punjenje i krivulja pražnjenja akumulatora tijekom proizvodnog procesa ima veliki utjecaj na njegove karakteristike i stalno se mijenja.

Zašto moderne litij-ionske baterije donose nove testove?

Testiranje baterija nije ništa novo, ali otkako su se pojavile, litij-ionske baterije su izvršile novi pritisak na točnost, propusnost i gustoću sklopne ploče opreme za ispitivanje.

Litij-ionske baterije jedinstvene su jer imaju iznimno gust kapacitet pohrane energije. Ako se nepravilno pune i prazne, mogu uzrokovati požar i eksplozije. U procesu proizvodnje i testiranja, ova tehnologija pohrane energije zahtijeva vrlo visoku točnost, a mnoge nove aplikacije dodatno pogoršavaju ovaj zahtjev. U pogledu oblika, veličine, kapaciteta i kemijskog sastava, vrste litij-ionskih baterija su opsežnije. Naprotiv, oni će također utjecati na ispitnu opremu, jer moraju osigurati da se točne krivulje punjenja i pražnjenja točno prate kako bi se postigao maksimalni kapacitet skladištenja i pouzdanost. I kvaliteta.

Budući da ne postoji jedna veličina prikladna za sve baterije, odabir prikladne ispitne opreme i različitih proizvođača za različite litij-ionske baterije povećat će trošak ispitivanja. Osim toga, stalna industrijska inovacija znači da je krivulja punjenja i pražnjenja koja se stalno mijenja dodatno optimizirana, što tester baterija čini važnim razvojnim alatom za novu tehnologiju baterija. Bez obzira na kemijska i mehanička svojstva litij-ionskih baterija, u njihovom proizvodnom procesu postoji bezbroj metoda punjenja i pražnjenja, zbog čega proizvođači baterija vrše pritisak na testere baterija da od njih zahtijevaju jedinstvene testne funkcije.

Točnost je očito neophodna sposobnost. To ne znači samo sposobnost održavanja visoke točnosti kontrole struje na vrlo niskoj razini, već uključuje i mogućnost vrlo brzog prebacivanja između načina punjenja i pražnjenja te između različitih razina struje. Ovi zahtjevi nisu samo vođeni potrebom za masovnom proizvodnjom litij-ionskih baterija s dosljednim karakteristikama i kvalitetom. Proizvođači baterija se također nadaju da će koristiti ispitne postupke i opremu kao inovativne alate za stvaranje konkurentske prednosti na tržištu, kao što je modificiranje punjenja. Algoritam za povećanje kapaciteta.

Iako su različiti testovi potrebni za različite vrste baterija, današnji su testeri optimizirani za određene veličine baterija. Na primjer, ako testirate veliku bateriju, potrebna vam je veća struja, što znači veću induktivnost i deblje žice i druge karakteristike. Dakle, mnogi aspekti su uključeni u stvaranje testera koji može podnijeti velike struje. Međutim, mnoge tvornice ne proizvode samo jednu vrstu baterija. Oni mogu proizvesti kompletan set velikih baterija za kupca dok ispunjavaju sve zahtjeve ispitivanja za te baterije ili mogu proizvesti set manjih baterija s manjom strujom za kupca pametnog telefona. .

To je razlog sve veće cijene testiranja – tester baterije je optimiziran za struju. Testeri koji mogu podnijeti veće struje obično su veći i skuplji jer ne zahtijevaju samo veće silikonske pločice, već i magnetske komponente i ožičenje kako bi se zadovoljila pravila elektromigracije i minimizirali parazitski pad napona u sustavu. Tvornica treba u svakom trenutku pripremiti raznovrsnu ispitnu opremu kako bi zadovoljila proizvodnju i pregled raznih vrsta baterija. Zbog različitih vrsta baterija koje tvornica proizvodi u različito vrijeme, neki testeri mogu biti nekompatibilni s tim specifičnim baterijama i mogu ostati neiskorišteni, što dodatno povećava troškove jer je tester velika investicija.

Bilo da se radi o uobičajenim tvornicama i tvornicama u nastajanju za masovnu proizvodnju običnih litij-ionskih baterija ili proizvođačima baterija koji žele koristiti proces testiranja za inovacije i stvaranje novih baterijskih proizvoda, moraju koristiti fleksibilnu opremu za ispitivanje kako bi se prilagodili širem rasponu baterije. Kapacitet i fizička veličina, čime se smanjuju kapitalna ulaganja i poboljšava povrat ulaganja u opremu za ispitivanje.

Kada pokušavate ispravno optimizirati jedno rješenje za testiranje integracije, postoji mnogo suprotstavljenih zahtjeva. Ne postoji lijek za sve vrste testnih rješenja litij-ionskih baterija, ali Texas Instruments (TI) je predložio referentni dizajn koji minimizira kompromis između isplativosti i točnosti.

Rješenje za ispitivanje visoke preciznosti, prikladno za primjene velike struje

Jedinstveni zahtjevi scenarija testiranja baterije uvijek će postojati, a prema tome je potrebno jednako jedinstveno rješenje. Međutim, za mnoge vrste litijevih baterija, bilo da se radi o maloj bateriji pametnog telefona ili velikom baterijskom paketu za električno vozilo, može postojati isplativa oprema za testiranje.

Kako bi se postigla precizna, puna točnost kontrole struje punjenja i pražnjenja koju zahtijevaju mnoge litij-ionske baterije na tržištu, modularni tester baterija Texas Instruments referentni dizajn za 50-A, 100-A i 200-A aplikacije koristi 50-A i kombinacija testnog dizajna baterije od 100-A za stvaranje modularne verzije koja može doseći maksimalnu razinu punjenja i pražnjenja od 200-A. Blok dijagram ovog rješenja prikazan je na slici 2.

Na primjer, TI usvaja kontrolnu petlju konstantne struje i konstantnog napona za referentni dizajn testera baterija za aplikacije velike struje, koji podržava brzinu punjenja i pražnjenja do 50 A. Ovaj referentni dizajn koristi višefazni dvosmjerni regulator struje LM5170-Q1 i instrumentacijsko pojačalo INA188 za precizno reguliranje struje koja teče u ili iz baterije. INA188 implementira i nadzire kontrolnu petlju konstantne struje, a budući da struja može teći u bilo kojem smjeru, SN74LV4053A multiplekser može prilagoditi ulaz INA188 u skladu s tim.

Ovo posebno rješenje stvara platformu koja se može mijenjati za aplikacije koje zahtijevaju veću struju ili višefaznu kombinaciju kombiniranjem nekoliko ključnih TI tehnologija, demonstrirajući izvedivost izgradnje isplativog testnog rješenja. Ovo fleksibilno i naprijed usmjereno rješenje ne samo da zadovoljava današnje potrebe, već i predviđa budući trend rasta automobilskih baterija, što će uskoro povećati potražnju za trenutnim kapacitetom testera na više od 50 A.

Maksimiziranje ulaganja u opremu za testiranje litij-ionskih baterija

Referentni dizajn modularnog testera baterija tvrtke Texas Instruments rješava probleme visoke preciznosti, velike struje i fleksibilnosti opreme za testiranje litij-ionskih baterija. Ovaj referentni dizajn pokriva niz dostupnih oblika, veličina i kapaciteta baterija i može se nositi s novim aplikacijama, kao što su veliki paketi baterija u električnim vozilima i solarnim elektranama, te male baterije koje se obično nalaze u potrošačkoj elektronici kao što su pametni telefoni. .

Referentni dizajn za testiranje litij-ionskih baterija omogućuje vam ulaganje u opremu za ispitivanje baterija niže struje i njihovu paralelnu upotrebu, eliminirajući potrebu za skupim ulaganjima u višestruke arhitekture s različitim razinama struje. Mogućnost korištenja ispitne opreme u različitim rasponima struje može optimizirati ulaganje u opremu za ispitivanje baterija u najvećoj mjeri, smanjiti ukupne troškove i pružiti fleksibilnost prilagodbe promjenjivim potrebama ispitivanja litij-ionskih baterija.
与 此 原文 有关 的 更多 信息 要 查看 其他 翻译 信息 ， 您 必须 输入 相应 原文